كيف يعمل المحرك الحثي ؟

بسم الله الرحمن الرحيم

المحركات الحثية هي الآلات الكهربائية الأكثر استخداما. فهي أرخص، وسهلة الصيانة مقارنة بالبدائل الأخرى. في هذا الفيديو سوف نتعلم عمل المحرك الحثي ثلاثي الاوجة من نوع القفص السنجابي .

أجزاء المحرك الحثي:

محرك الحث يتكون من جزئين رئيسيان. العضو الثابت و العضو الدوار. العضو الثابت هو الجزء الثابت والعضو الدوار هو الجزء الذي يدور. العضو الدوار يجلس داخل العضو الثابت. وهناك فجوة صغيرة بين العضو الدوار والجزء الثابت، والمعروفة باسم air gap قد تختلف قيمتها من 0،5 - 2 ملم.

تفاصيل بناء الجزء الثابت
يتكون العضو الثابت من أسطوانة حديدية خارجية مكونة من شرائح متراصة من الحديد المغناطيسي تتراوح سماكتها من 0.3 مم إلى 0.6 مم ومعزولة عن بعضها بعازل كهربائي مثل الزيت أو الورق بحيث تكون مع بعضها البعض الجسمً الاسطواني. عند تصنيع الشرائح يراعى في تشكيلها ان يكون بداخل الاسطوانة عدد من المجاري وذلك لتركيب الملفات . والهدف من صناعة العضو الثابت بهذه الطريقة هو تقليل التيارات الدوامية ترفع من درجة حرارة الحديد بسبب تعرض الحديد للمجال المغناطيسي المتغير داخل المحرك ، وتعتبر طاقة ضائعة لا يستفاد منها .

تأثير التيار ثلاثي الطورعند مروره خلال لفات العضو الثابت

عندما يمرالتيار المتردد ثلاثي الطور من خلال الفات شيء مثير جدا للاهتمام يحدث. فتنتج مجال مغناطيسي دوار (RMF). كما هو مبين في الشكل أدناه ينتج المجال المغناطيسي الذي يدور بالطبيعة. RMF هو مفهوم هام في الآلات الكهربائية. سنرى كيف يتم إنتاج RMF في القسم التالي.

مفهوم المجال المغناطيسي الدوار

بما ان ملفات العضو الثابت موصولة إما على شكل نجمة أو دلتا ويوجد بين كل ملف وآخر زاوية قدرها 120 درجة فإنه عندما توصل هذه الملفات بمصدر جهد كهربائي ثلاثي الطور سيمر في هذه الملفات تيارات مترددة ، بين كل تياروآخر زاوية 120 درجة ، وسينشئ في الثغرة الهوائية بين العضو الثابت والعضو الدوار مجال مغناطسي دوار منتظم . هذا المجال يدور بسرعة تسمي السرعة التزامنية Synchronous speed وشدة هذا المجال المغناطيسي تتناسب طردياً مع تيار الطور المار في العضو الثابت وعدد اللفات في العضو الثابت تحت كل قطب .

كيفية عمل المحرك التحريضي ثلاثي الطور

عند توصيل أطراف العضو الثابت بمصدر كهربائي (ثلاثة كابلات تحمل ثلاثة تيارات منزاحة الطور) سيتولد مجال مغناطيسي دوار . هذا المجال سيولد قوة دافعة كهربائية في العضو الدوار وبالتالي يتولد مجال مغناطيسي دوار آخر في الثغرة الهوائية نتيجة مرور التيار في العضو الدوار . في هذه الحالة أصبح لدينا مجالان مغناطيسيان دواران الأول ناتج من العضو الثابت ويدور بالسرعة التزامنية ns .

والثاني ناتج من العضو الدوار وسرعته n . وبالتالي سيتولد عزم دوران فعال على العضو الدوار يؤدي إلى دورانه في نفس اتجاه العزم ، يتناسب العزم طردياً مع شدة المجاليين المغناطيسيين وجيب الزاوية بينهما.

بعدما يبدأ العضو الدوار بالتسارع فإن سرعة تعرض موصلاته لقطع خطوط المجال المغناطيسي ستقل كلما زادت سرعة دوران العضو الدوار ، وبالتالي تقل القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في موصلات العضو الدوار مع ازدياد سرعة العضو الدوار.

ذلك لأن القوة الدافعة الكهربائية المتولدة بسبب التحريض الكهرومغناطيسي تتناسب طردياً مع فرق السرعتين بين سرعة العضو الدوار و سرعة دوران مجال العضو الثابت . وبالتالي فإن التيارات المارة في موصلات العضو الدوار ستقل وستقل أيضاً شدة المجال المغناطيسي المتولد منها ومن ثم يقل العزم المؤثر على العضو الدوار، وهكذا حتى تصل سرعة العضو الدائر إلى سرعة قريبة من السرعة التزامنية.

نقل الطاقة في المحرك
يتم تحويل الطاقة الميكانيكية الدورانية التي تم الحصول عليها من خلال العضو الدوار الى العمود (shaft) .في المحرك الحثي،الطاقة الكهربائية تدخل عبرالعضو الثابت والإخراج يكون من العضو الدوار.

ولكن بين مدخلات الطاقة والمخرجات، ستكون هناك خسائر في الطاقة مثل (friction loss, copper loss, eddy current and hysteresis loss). والفقد في الطاقة يضهر في شكل حرارة، لذلك تركب مروحة في الطرف الآخر للمحرك للمساعده في تبريد المحرك.